运用现代CFD方法设计高效率的汽轮机(续前期)

论述了运用现代计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术设计高效率汽轮机的方法,典型应用的实例有全三维叶片级流场、叶片汽封和排汽蜗壳计算。计算结果和实际是相符的。进一步对结构性单元和非结构单元程序的计算结果进行了比较,已证明,非结构单元CFD程序用于复杂形状的流场计算时,结果与实际相当一致,并具有独特的功能。     

应用先进的CFD方法设计高效率汽轮机

论述了运用先进的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)技术设计高效率汽轮机的方法，典型应用的实例有汽轮机多级全三维流场计算、叶片汽封计算和排汽缸计算。计算结果和实际吻合很好。进一步对用结构性单(structured cotie)和非结构单元(unstructured code)的计算结果进行了比较，可看出用非结构性单元CFD程序计算复杂形状的流场时，计算结果与实测值相当一致，并证明有特别好的功能。     

CFD技术在汽轮机设计研究中的应用实践及展望

采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)开展了汽轮机高压缸整缸的内部流场计算和低压缸末三级的变工况分析。还采用CFD分析了某空冷机组低压排汽缸流场,比较了模型排汽缸的试验和数值计算结果,又分析实际排汽缸流场的CFD计算结果,提出并验证了一个提高其静压恢复能力的优化改进措施。在总结上述成功实践的基础上,展望了基于CFD等先进技术在汽轮机行业建立新技术体系的前景。     

汽轮机通流部分的改进

叙述了在最近几年世界各国发表的汽轮机通流部分（汽轮机叶栅,级,排汽缸,水份分离）研究与改进的若干结果。     

先进的CFD方法在高效率汽轮机设计中的应用

本文记录了先进的计算流体动力学（简称CFD）技术在高效率汽轮机设计中的应用，计算方法是通过强词经典的型线设计和一般的汽轮机设计方面，如整个通道的应力分析及几何特性的相互关系来描述的。该方法用于典型的汽轮机设计案例，即汽轮机多级全三维流场、叶片汽封和排汽缸的计算。CFD对设计过程的支持体现在：对复杂的流动特性提供更深入的物理认识，并为进一步研究和优化提供目标。通过比较计算结果和试验结果，评定了目前技术水平下CFD的预测能力。计算结果和试验结果取得很好的一致。还对由结构化网格和非结构化网格计算所得结果进行了相互比较，不仅证明了两者极好的一致性，而且示范了采用非结构网格的CFD软件模化复杂几何形状的特殊能力。总之，发现了CFD方法具备预测现代汽轮机组中发生的复杂三维粘性流动的能力，从而在整体上获得对流体动力机械更好的理解。性能进行预测，并对流场的总体动力特性有更好的了解。因此，先进的CFD技术是西门子发电集团设计高效率汽轮机的一个基本工具。     

大功率汽轮机的气动改进

文章叙述了改进大功率汽轮机的汽缸、阀门、排汽缸、汽水分离再热器和冷凝器的气动性能的研究和发展,应用最新的计算流体动力学（CFD）研究方法来准确的计算各部位内的流动结构,并结合得到的试验数据,便非理想流动能被确定,认识并加以改进,使90年代投运的汽轮机在效率上获得相当大的收益。     

GE公司汽轮机通流技术的进展

本文叙述ＧＥ公司在改进汽轮机性能方面的一系列新的通流设计的特点。讨论了这些新特点对新机组和现有机组改造所带来的好处。此外,本文还讨论了用开发新设计概念的最近产生的三维粘性ＣＦＤ分析规范：叙述了为验证ＣＦＤ规程及用新设计特点后对效率收益所作的预测而进行的实验室试验规划。最后,讨论了ＧＥ公司为使先进的气动设计显著缩短周期而开发的新的独特的现代化通流设计自动化和优化工具。     

利用计算空气动力学来改进汽轮机通流部分的设计

《TenПθHepreTИKa》2007年4月号提供了在T-100-12．8型汽轮机高压缸现代化改造时利用反动式叶片装置对通流部分部件进行空气动力学修整的结果。     

汽轮机低压排汽缸的数值优化设计

采用UG的Open/Grip语言对某汽轮机组低压排汽缸1:10模型进行了参数化建模,并结合iSight优化软件和三维粘性流体计算软件CFX,采用试验设计、梯形搜索式优化算法及相应面近似模型的组合优化策略对某型号汽轮机低压缸排汽缸模型的几何形状进行了优化设计.结果表明:优化后排汽缸的平均静压恢复系数从优化前的-0.32提高到-0.06;同时,优化设计降低了出1:2汽流的不均匀系数,减少了气流不均匀分布对凝汽器换热效率的影响.     

汽轮机低压排汽缸内辅助板块对其性能影响的数值研究

采用数值计算的方法,求解得到汽轮机低压排汽缸内部的流场,通过比较静压恢复系数和流动不均匀系数分析了有无加强肋和涡壳挡板对流场和性能的影响。计算表明挡板通过破坏通道涡,改善了排汽系统的静压恢复能力,而背弧上的肋板则削弱了通流能力,导致排汽缸静压恢复能力下降。     

高背压式工业汽轮机排汽缸结构分析与优化

结合有限元法、多物理场热固耦合法以及非线性接触计算理论,针对高背压反动式工业汽轮机某机型结构,模拟计算了稳态运行条件下准则工况与超准则工况的温度场和综合应力场,重点分析并比较了2种工况下的排汽缸强度和中分面汽密性,依据超准则工况下的各个薄弱环节,提出增加壁厚以及改变螺栓材料、大小、位置和预紧力来对原结构进行改进.结果表明:准则工况下的各项模拟计算数据与机组实际设计准则相吻合,证明了计算方法的准确性;相比准则工况,超准则工况下排汽缸强度安全裕量由3.16下降至2.42,后轴封接触间隙值则由0.047mm扩大到0.082mm,各项数据均已超出设计准则;改进结构满足项目开发的各项性能指标.     

汽轮机中压排汽蜗壳的流场数值模拟比较

对两种不同结构的汽轮机中压排汽蜗壳流场进行了数值模拟,对其流动损失状况进行了比较分析,通过对比计算结果得出了流动损失产生的原因,为汽轮机中压排汽蜗壳的优化设计提供参考。     

汽轮机排气缸流场的数值模拟研究

针对某汽轮机排汽缸进行了几何建模并进行数值模拟,给出了内部复杂的流场结构,分析了排汽缸内的损失分布。通过对排汽缸流场的细致分析,考察了流动损失产生的原因,为汽轮机排汽缸外形设计提供参考。     

汽轮机高中压排汽腔室参数化设计方法研究

高中压排汽腔室结构复杂,但影响流动损失的结构较少,可简化成轴对称的腔室形式。基于参数化建模,使用拉丁超立方抽样方法生成样本库,然后采用CFD方法计算所有样本点的气动性能,最后结合响应面分析方法拟合出了流动损失随各参数的变化规律。结果表明:采用三阶多项式拟合效果较好,标准差为0.071,拟合度相关系数为0.85;根据响应面拟合的多项式,可快速准确地评估出腔室的性能,省去了CFD仿真等繁琐步骤;同时基于该多项式,根据参数取值范围,也可快速优化腔室结构。研究成果可为汽轮机高中压腔室快速化设计提供参考。     

汽轮机低压排汽缸气动性能的数值研究

针对汽轮机低压排汽缸气动性能对汽轮机组效率的影响,采用小尺寸试验模型对汽轮机低压排汽缸进行了数值模拟,得到扩压器进口导流环壁面压力分布和出口特征平面速度分布,并与相应的试验测量结果进行了比较,验证了数值计算结果的可靠性．通过数值模拟方法分析了扩压器和蜗壳的性能．结果表明：汽轮机扩压器导流环和蜗壳之间的涡系结构复杂,通道涡是造成排汽缸扩压能力降低和能量损失的主要因素．     

超超临界汽轮机技术特点介绍

简要介绍了上海电气电站设备有限公司汽轮机厂超超临界汽轮机中的多项可靠、先进的技术特点,通过介绍,说明该机组具有安全可靠、效率高、结构简约、运行灵活、易于维护等特点。这些技术为汽轮机今后的发展和更大容量机组结构设计提供了宝贵的经验。